DE4014482A1 - Verfahren zur herstellung von chromgelb- und molybdatorange-pigmenten - Google Patents
Verfahren zur herstellung von chromgelb- und molybdatorange-pigmentenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Chromgelb- und Molybdatorange-Pigmenten unter Wiederverwendung der
eingesetzten Salpetersäure und Natronlauge.
Die Herstellung von Chromgelb- und Molybdatorange-Pigmenten erfolgt, wie
in der Patentliteratur mehrfach beschrieben, durch Umsetzung einer lös
lichen Bleiverbindung, im allgemeinen einer wäßrigen Bleinitratlösung, mit
einer wäßrigen Lösung von Natriumchromat oder Natriumchromat-molybdat, die
zur Regulierung der Kristallform und des Farbtons auch Natriumchlorid und
Natriumsulfat enthalten kann. Nach der eigentlichen Fällung erfolgt zur
Verbesserung der Licht- und Wetterechtheit in der Regel eine Beschichtung
durch Abscheidung der Oxide bzw. Oxidhydrate von Aluminium und/oder
Silizium und/oder Antimon aus den wäßrigen Lösungen ihrer Salze, bevor das
so behandelte Pigment filtriert, getrocknet und gemahlen wird.
Die Bleinitratlösung wird hergestellt durch Auflösen von Bleioxid in
Salpetersäure. Die Salpetersäure geht bei der anschließenden Fällung des
Pigments quantitativ als Natriumnitrat im Abwasser verloren. Auf diese
Weise gelangen im Durchschnitt pro 100 kg Pigment etwa 50 kg Natriumnitrat
ins Abwasser.
Abgesehen von dem nicht unbeträchtlichen Kostenanteil der Salpetersäure an
den Rohstoffkosten bringt die hohe Nitratbelastung im Abwasser zunehmend
Probleme, da mit wachsender Nitratbelastung der Gewässer auch eine
Erhöhung der Konzentration von Nitrat im Grundwasser und damit im Trink
wasser verbunden ist. Zur Vermeidung dieser Problematik sind deshalb
Zusätzliche Maßnahmen bei der Behandlung der Abwässer aus der Herstellung
von Bleichromat-Molybdat-Pigmenten erforderlich.
Die Zusammensetzung des Abwassers schwankt je nach Farbton des herge
stellten Pigments und der Art der Stabilisierung. Neben Natriumnitrat sind
geringe Anteile Natriumchlorid und Natriumsulfat enthalten, die entweder
aufgrund der Rezeptur als solche zugesetzt werden, durch Neutralisation
entstehen oder sich bei der Ausscheidung der Oxidhydrate von Aluminium,
Silizium oder Antimon bilden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, durch eine elektrochemische
Spaltung des anfallenden Natriumnitrats, chloridfreie Salpetersäure und
wäßrige Natronlauge in einer Konzentration und Qualität zurückzugewinnen,
welche die Wiederverwendung bei der Herstellung der Chromgelb- und
Molybdatorange-Pigmente ermöglicht.
Die Aufgabe wurde erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die bei der
Pigmentherstellung anfallende Natriumnitratlösung in einer dreigeteilten
Elektrodialysezelle, deren Kathodenraum durch eine Kationenaustauscher
membran und deren Anodenraum durch eine Anionenaustauschermembran von der
natriumnitrathaltigen Mittelkammer separiert ist, elektrochemisch in
Natronlauge und Salpetersäure spaltet, wobei die Salpetersäure zur Her
stellung von Bleinitrat aus Bleioxid und die Natronlauge zur Fertigung von
Natriumaluminat aus Aluminiumhydroxid sowie zur pH-Wert-Einstellung
verwendet wird.
Zur Abtrennung des Chlors aus dem Anolyten befindet sich vor der Anode ein
Separator, der verhindert, daß Chlor in den Anolyten zurückdiffundiert und
die Anionenaustauschermembran schädigt. Als Separatoren werden dünne
Kunststoff-, Ionenaustauscher- oder Keramikdiaphragmen verwendet.
Zusätzlich wird der Anolyt mit einem Inertgas begast, um Chlorspuren
sicher zu vermeiden. Als Inertgas kommen bevorzugt Stickstoff oder Luft in
Betracht.
Als Anionenaustauschermembran wird ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisat
mit einem Anteil von 4 bis 16, vorzugsweise 6 bis 10 Massen% Divinylbenzol
verwendet. Die Polystyrolhauptkette kann zusätzlich über Polymethy
len- oder Polyethylengruppen vernetzt sein. In der polymeren Matrix werden
als ladungstragende Gruppen vom Typ R-CH2-N(R3)3⁺ bevorzugt stark, ba
sische quervernetzte, R-CH2-N(CH3)3⁺-Gruppen verwendet.
Die Totalkapazität sollte in der polymeren Ionenaustauschermatrix mit den
stark basischen, quervernetzten, quarternären Ammoniumgruppen 1,4 bis
1,6 mval/ml feuchter Ionenaustauschermembran betragen.
Die Blockierung der Permeation von Hydroniumionen wird durch den Anteil
und die spezielle Vernetzung des Divinylbenzols erreicht. Die Divinyl
benzolanteile sollten vollständig vernetzt sein, wobei durch Quer
vernetzung ein Vernetzungsgrad anzustreben ist, der dem doppelten
prozentualen Anteil an Divinylbenzol entspricht.
Als Hydroniumionenblocker können außerdem in der Ionenaustauschermatrix
mit den stark basischen quarternären Ammoniumgruppen niedermolekulare
tertiäre oder sekundäre Amine verankert werden.
Zur Verbesserung der Selektivität können in die Oberfläche der Anionen
austauscherschicht oder Membran mit den stark basischen ladungstragenden
quaternären Ammoniumgruppen zusätzlich stark basische quarternäre Ammo
niumgruppen in hoher Konzentration eingebracht werden. Diese ladungs
tragenden Gruppen werden z. B. mit Chlormethylether in Gegenwart von
Aluminiumchlorid sowie anschließender Umsetzung mit Trimethylamin erzeugt,
wodurch eine weitere Vernetzung der polymeren Matrixoberfläche über die
Methylenbrücken erfolgt und eine isopore Struktur der Ionenaustauscher
oberfläche erreicht wird.
Als Stützgewebe für die polymere Ionenaustauschermatrix wird Polypropylen
oder Polyethylen verwendet, wobei die Anbindung des Stützgewebes an die
polymere Matrix mit Hilfe eines vernetzten Polyethylens erfolgt so daß
eine hohe Temperaturbeständigkeit und Selektivität erreicht wird.
Zum Schutz der Anionenaustauschermembran gegenüber Verschmutzungen und zur
weiteren Verbesserung der Selektivität, kann auf der Anionenaustauscher
seite, die sich in der Mittelkammer befindet, eine weitere Anionenaus
tauscherschicht oder Membran mit tertiären oder sekundären Aminogruppen
aufgebracht werden. In dieser Membran werden bevorzugt, als tertiäre oder
sekundäre Aminogruppen R-CH2-N(CH3)2- oder R-NH(CH2CH2NH)n-Gruppen
verwendet.
Die elektrochemische Spaltung des Natriumnitrates erfolgt bei Temperaturen
von +20 und +110°C, vorzugsweise bei Temperaturen von +30°C bis
+90°C. Die Stromdichten müssen, um hohe Salpetersäure- und Natronlaugen
konzentration bei hohen Stromausbeuten zu erreichen mehr als 0,3 KA/m2
betragen. Für die Umsetzung kommen Stromdichten von 0,3 bis 10 KA/m2,
vorzugsweise von 0,5 bis 3 KA/m2 in Betracht.
Der pH-Wert in der natriumnitrathaltigen Mittelkammer sollte während der
elektrochemischen Spaltung im Bereich von 4 und 10 vorzugsweise zwischen
6 und 8 liegen.
Als Elektrodenmaterialien werden perforierte Materialien verwendet, die
z. B. in Form von Netzen, Lamellen, Ovalprofilstegen oder Rundprofilstegen
ausgeführt sind.
Die Sauerstoffüberspannung der Anoden sollte in dem beanspruchten Strom
dichtebereich weniger als 300 mV betragen, damit es im salpetersauren
Anolyten nicht zur Bildung von Ozon und Perverbindungen kommt, so daß ein
oxidativer Angriff der Anionenaustauschermembran vermieden wird.
Geeignete Anodenmaterialien mit geringen Sauerstoffüberspannungen für den
salpetersäurehaltigen Anolyten sind, z. B. Titanträger mit einer Tantal-
und/oder Nioboberflächenschicht, deren Oberfläche mit elektrisch
leitenden, nicht stöchiometrischen Mischoxiden aus Metallen der IV. bis
VI. Nebengruppe des periodischen Systems der Elemente und Metallen oder
Metalloxiden der Platingruppe oder Platinmetallverbindungen, wie z. B.
Platinaten dotiert sind. Bevorzugt kommen Mischoxide des Tantal-Iridiums,
Tantal-Platins und Tantal-Rhodiums sowie Platinate vom Typ Li0 3Pt3O4 in
Betracht. Zur Vergrößerung der Oberfläche sollten die Titanträger ober
flächlich aufgerauht oder makroporös sein.
Als Kathoden werden Elektrodenmaterialien mit einer niedrigen Wasserstoff
überspannung eingesetzt um zusätzliche Spannungsverluste in der Elektro
dialysezelle zu vermeiden. Geeignete Kathoden sind, z. B. Eisen- oder
Nickelträger, die oberflächlich mit feinteiligem Kobalt, Nickel, Molybdän,
Wolfram, Mangan, Raneymetallverbindungen des Nickels oder Kobalts oder
Eisen- oder Nickel-Eisenlegierungen oder Kobalt-Eisenlegierungen mit
65 Gew.-% bis 90 Gew.-% Eisen beschichtet sind.
Bevorzugt verwendet man Kathoden, die bei kathodischer Belastung eine
Wasserstoffüberspannung von 150 mV aufweisen.
Als Kationenaustauschermembranen werden bevorzugt Polymere auf Basis von
perfluorierten Olefinen oder Copolymere aus Styrol und Divinylbenzol
verwendet, die als ladungstragende Gruppen Sulfonsäure- und Carboxyl
gruppen oder nur Sulfonsäuregruppen enthalten. Bevorzugt werden Membranen
verwendet, die nur Sulfonsäuregruppen enthalten, da sie wesentlich
beständig gegenüber Verschmutzungen durch mehrwertige Kationen sind.
Zur Verminderung des Spannungsverlustes in der Mittelkammer der
Elektrodialysezelle sollte der Abstand zwischen der Kationen- und
Anionenaustauschermembran nicht mehr als 8 mm betragen. Als vorteilhaft
hat sich ein Abstand von 1,5 bis 2,5 mm zwischen den Membranen erwiesen.
In der Mittelkammer können die Zulaufnatriumnitratkonzentrationen zwischen
0,5 Gew.-% und der Sättigungsgrenze liegen. Bevorzugt sind Natriumnitrat
gehalte von 5 Gew.% bis zur Sättigungsgrenze.
Die Zulaufkonzentrationen für die Natronlauge im Katolytraum können 0,1
bis 15 Gew.-% vorzugsweise 2,5 bis 10 Gew.-% und die Ablaufkonzentra
tionen 15 bis 25 Gew.-% betragen.
Bei der Salpetersäure haben sich Zulaufkonzentrationen von 0,5 bis
12 Gew.-% vorzugsweise von 5 bis 10 Gew.-% als günstig erwiesen. Die
Ablaufkonzentrationen sollten zwischen 15 und 25 Gew.-% liegen.
Zur Verbesserung der Effektivität der elektrochemischen Natriumnitratspal
tung nutzt man die durch den ohmschen Spannungsverlust in der Elektro
dialysezelle anfallende thermische Energie, durch Absenkung der Wasser
dampfpartialdrücke im Anolyt- und Katolytgasraum, zur Aufkonzentrierung
der Salpetersäure und Natronlauge aus. Die Absenkung der Wasserdampf
partialdrücke kann, z. B. dadurch erfolgen, daß man einen Teil des an der
Anode bzw. Kathode entstehenden Gases vom Wasserdampf befreit und im
Kreislauf führt. Bevorzugt erfolgt die Aufkonzentrierung in
nachgeschalteten Vakuumeindampfern durch eine mehrstufige Eindampfung.
Die quantitativen und qualitativen Schwankungen der Salzgehalte im
Abwasser bei Produktion von Chromgelb- und Molybdatorange-Pigmenten stören
die Elektrodialyse nicht und ermöglichen die Verwendung der Elektrolyse
produkte Natronlauge und Salpetersäure für die Pigmentsynthese, wenn
folgende Maßnahmen getroffen werden:
Es dürfen nur soviel sulfathaltige Rohstoffe eingesetzt werden, wie Sulfationen vor der Fällung zur Chromat-Sulfat- bzw. Chromat-Molybdat- Sulfat-Mischkristallbildung oder nach der Fällung zum Abbinden eines Bleiüberschusses benötigt werden.
Es dürfen nur soviel sulfathaltige Rohstoffe eingesetzt werden, wie Sulfationen vor der Fällung zur Chromat-Sulfat- bzw. Chromat-Molybdat- Sulfat-Mischkristallbildung oder nach der Fällung zum Abbinden eines Bleiüberschusses benötigt werden.
Dies bedeutet, daß anstelle des üblicherweise eingesetzten Aluminium
sulfats Aluminiumnitratlösung, hergestellt aus Aluminiumhydroxid
(Hydragillit) und zurückgewonnener Salpetersäure oder Natriumaluminat
lösung hergestellt aus Aluminiumhydroxid und zurückgewonnener Natronlauge
eingesetzt wird, wobei im letzten Fall zur Aufrechterhaltung eines
bestimmten pH-Wertes parallel zur Natriumaluminatlösung gleichzeitig
Salpetersäure zugegeben wird.
Damit wird in der Anodenkammer eine Salpetersäure erhalten, die Schwefel
säure nur in Spuren enthält und zur Herstellung von Bleinitratlösung aus
Bleioxid verwendet werden kann. Die gegebenenfalls vorhandenen Spuren von
Schwefelsäure verursachen eine Trübung durch die Bildung von Bleisulfat,
die für die Pigmentherstellung nicht hinderlich ist.
Das nach der Herstellung in Suspension vorliegende Pigment wird über eine
Filterpresse von der Mutterlauge getrennt, auf der Presse gewaschen und
wie üblich aufgearbeitet. Nur das klare Filtrat der Mutterlauge,
gegebenenfalls, wenn im Behälter vorgewaschen wird, das Filtrat aus
Mutterlauge und erster Waschung im Behälter, wird der Elektrolyse
zugeführt. Dieses Filtrat enthält ca. 90% aller löslichen Salze. Aus
wirtschaftlichen Gründen wird das Filtratabwasser aus der nachfolgenden
Waschung auf der Presse oder im Behälter nicht mehr behandelt, da weniger
als 10% der gesamten Salze enthalten sind. Die Elektrodialyse ist so zu
führen, daß die in der Anodenkammer sich bildende Salpetersäure mindestens
10%ig ist, da sich sonst in der Praxis beim Auflösen von Bleioxid zu
Bleinitrat schwerlösliche Bleinitrate bilden.
Die Lösung aus der Mittelkammer der Elektrodialysezelle, die in Abhängig
keit des Produktmixes, das hergestellt wird, Al in einer Konzentration
<10 mg/l, Molybdän von <1 mg/l, Sb bis 10 mg/l sowie Spuren aller sonst
eingesetzten Stabilisierungsmittel enthalten kann, wird zweckmäßigerweise
zur Herstellung der Chromat- bzw. Chromat/Molybdat-Lösung eingesetzt.
Die Natronlauge, die im Katolyten entsteht, wird verwendet zur pH-Ein
stellung der Chromat/Molybdat-Lösung und/oder Aluminatbildung und/oder
pH-Einstellung bei der Stabilisierung. Für alle pH-Einstellungen mit
Säure wird Salpetersäure verwendet und keine Salzsäure, um die Chlorgas
bildung bei der Elektrolyse möglichst klein zu halten.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Aufarbeitung
von wäßrigen Natriumnitratlösungen unter Wiederverwendung der eingesetzten
Salpetersäure und Natronlauge bei der Herstellung von Chromgelb- und
Molybdatorange-Pigmenten. Die elektrochemische Spaltung in der dreige
teilten Elektrodialysezelle ist durch die Verwendung einer Kationen
austauschermembran mit Sulfonsäuregruppen und den Einsatz der Anionen
austauscherschicht oder Membran mit den tertiären oder sekundären
Aminogruppen auf der Anionenaustauscherseite in der Mittelkammer
weitgehend unempfindlich gegenüber anorganischen Verunreinigungen in der
Natriumnitratlösung.
Eine dreigeteilte Elektrodialysezelle wird mit einer Anode und Kathode von
je 1 dm2 Elektrodenfläche bestückt. Als Anode wird ein Ovalprofilträger
von 2,5 mm Einzelstegdurchmesser und 1 mm Stegabstand verwendet. Auf der
Oberfläche des Titanträgers befindet sich eine durch Plasmabeschichtung
aufgetragene Legierung, bestehend aus 40 Gew.-% Tantal, 58,5 Gew.-% Wolf
ram und 1,5 Gew.-% Eisen, die mit einem Tantal-Iridiummischoxid dotiert
ist. Die Kathode hat die gleiche Form wie die Anode und besteht aus
kohlenstoffarmen Eisen. Zur Verminderung der Wasserstoffüberspannung wurde
mit Hilfe des Plasmabrenners auf die Eisenoberfläche eine Legierung aus
80 Gew.-% Eisen und 20 Gew.-% Nickel aufgetragen. Der Anodenraum, in dem
die Salpetersäure erzeugt wird, ist durch eine Anionenaustauschermembran
von der Mittelkammer, in der sich die Natriumnitratlösung befindet, sepa
riert. Als Anionenaustauschermembran wird ein Styrol-Divinylbenzol-Copoly
merisat mit 6 Massen% Divinylbenzol und quervernetzten quarternären
Ammoniumgruppen vom Typ R-CH2N(CH3)3⁺ sowie einer vernetzten Polyethylen
stützschicht verwendet. Der Gesamtvernetzungsgrad in dieser Membran
beträgt etwa 12%. Auf der Ionenaustauscherseite zur Mittelkammer befindet
sich eine weitere Anionenaustauschermembran, die als ladungstragende
Gruppen Aminogruppen vom Tpy RNH(CH2CH2NH)n enthält. Als Kationenaus
tauschermembran wird ein Polymer auf Basis perfluorierten Olefinen mit
Sulfonsäuregruppen verwendet.
Der Abstand zwischen der Anionen- und Kationenaustauschermembran in der
Mittelkammer beträgt 2,5 mm. Die Kathode liegt direkt auf der Kationenaus
tauschermembran auf, während die Anode durch einen grobmaschigen per
fluorierten Polyethylenspacer und ein Diaphragma, bestehend aus einem
perfluorierten sowie sulfonierten Polyolefin von der Anionenaustauscher
membran separiert ist. Der Anoden- und Kathodenraum der Elektrodialyse
zelle besitzt je einen Naturumlauf für den Anolyten bzw. Katolyten. Die
Mittelkammer wird im Kreislauf über ein Vorlagegefäß, das mit
Natriumnitratlösung beschickt wird, von der natriumnitrathaltigen Lösung
durchströmt.
Zu Beginn der Elektrodialyse wird im Anolytkreislauf eine 5gew.-%ige Sal
petersäure, im Katolytkreislauf eine 5gew.-%ige Natronlauge und im
Mittelkammerkreislauf eine Natriumnitratlösung, die bei der Produktion von
Chromgelb anfällt, eingefüllt. Diese Mittelkammerlösung enthält etwa
0,55 Gew.-% Natrium, 9 ppm Calcium, 3 ppm Aluminium, 0,04 ppm Chrom, 2 ppm
Blei, 1,45 Gew.-% Nitrat, 450 ppm Chlorid und 600 ppm Sulfat. Die
Leitfähigkeit der Lösung beträgt etwa 15 900 µS/cm.
Die Betriebsbedingungen während der Elektrodialyse haben folgendes
Aussehen:
Stromdichte: 1 kA/m2
Zellspannung: 5 bis 6 V,
Temperatur: 65°C,
Zusätzlich wird ein Teilstrom der Anolyt- und Katolytabgase durch Abküh lung vom Wasserdampf befreit und dem Kathoden- bzw. Anodenraum wieder zugeführt. Auf diese Weise wird die bei der Elektrodialyse anfallende überschüssige Wärmeenergie zur weiteren Aufkonzentrierung der Säure und Lauge ausgenutzt. Unter den beschriebenen Versuchsbedingungen werden in Abhängigkeit von der Stromausbeute folgende Säure- und Laugekonzentra tionen im Batchbetrieb erreicht:
Stromdichte: 1 kA/m2
Zellspannung: 5 bis 6 V,
Temperatur: 65°C,
Zusätzlich wird ein Teilstrom der Anolyt- und Katolytabgase durch Abküh lung vom Wasserdampf befreit und dem Kathoden- bzw. Anodenraum wieder zugeführt. Auf diese Weise wird die bei der Elektrodialyse anfallende überschüssige Wärmeenergie zur weiteren Aufkonzentrierung der Säure und Lauge ausgenutzt. Unter den beschriebenen Versuchsbedingungen werden in Abhängigkeit von der Stromausbeute folgende Säure- und Laugekonzentra tionen im Batchbetrieb erreicht:
Nach der Elektrolyse beträgt der Leitwert des Mittalkammerelektrolyten
∼500 µS · cm.
Der Natriumgehalt in der Schwefelsäure liegt bei 30 ppm und der
Nitratgehalt in der Natronlauge < 2 ppm.
Die Elektrolyse kann auch kontinuierlich betrieben werden. Bei dieser
Betriebsweise schaltet man 6 bis 8 Einzelheiten zu einer Kaskade zusammen.
Die anfallende Salpetersäure wird zur Auflösung von Bleioxid und für alle
erforderlichen pH-Einstellungen bei der Pigmentsynthese verwendet, während
die Natronlauge bei der pH-Wert-Einstellung der Chromat/Molybdat-Lösung und
der pH-Wert-Einstellung bei der Belegung des Pigmentes zum Einsatz kommt.
Die Qualität der Salpetersäure und Natronlauge entspricht den Qualitäts
forderungen, die für die Pigmentsynthese erforderlich sind, so daß
typgerechte Farbstoffpigmente erhalten werden.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung von Chromgelb-Molybdatorange-Pigmenten unter
Wiederverwendung der eingesetzten Salpetersäure und Natronlauge,
dadurch gekennzeichnet, daß man die bei der Pigmentherstellung
anfallende Natriumnitratlösung in einer dreigeteilten Elektrolyse
zelle, deren Kathodenraum durch eine Kationenaustauschermembran und
deren Anodenraum durch eine Anionenaustauschermembran von der
natriumnitrathaltigen Mittelkammer separiert ist, elektrochemisch in
Natronlauge und Salpetersäure spaltet, wobei die Salpetersäure zur
Herstellung von Bleinitrat aus Bleioxid und die Natronlauge zur
Fertigung von Natriumaluminat aus Aluminiumhydroxid sowie zur pH-Wert-
Einstellung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor der
Anode ein Separator befindet, der vermeidet, daß an der Anode
entwickeltes Chlor in den Anolyten und an die Anionenaustauscher
membran gelangt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als
Anionenaustauschermembran ein Styrol-Divinylbenzol-Copolymerisat mit
sehr stark basischen quervernetzten quarternären Ammoniumgruppen vom
Typ R-CH2-N(R)3⁺ verwendet wird, die auf der Seite zur Mittelkammer
eine weitere Anionenaustauscherschicht oder Membran mit tertiären oder
sekundären Aminogruppen enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kationenaustauschermembran Polymere auf Basis von perfluorierten
Olefinen oder Copolymeren aus Styrol und Divinylbenzol verwendet
werden, die als ladungstragende Gruppen Sulfonsäuregruppen enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als
Anoden Materialien verwendet werden, die bei anodischer Belastung eine
Sauerstoffüberspannung von 300 mV aufweisen.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kathoden Materialien verwendet werden, die bei kathodischer Belastung
eine Wasserstoffspannung von 150 mV aufweisen.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstand zwischen der Anionen- und Kationenaustauschermembran in der
Mittelkammer 8 mm beträgt.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
perforierte Elektrodenmaterialien verwendet werden, wobei die Kathode
direkt auf der Ionenaustauschermembran aufliegt, während die Anode
sich direkt auf der Separatoroberfläche befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zulaufkonzentration für die Natronlauge im Katolytraum 0,5 bis
15 Gew.-% und die Ablaufkonzentration 16 bis 25 Gew.-% beträgt.
10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zulaufkonzentration für die Salpetersäure im Anodenraum 0,5 bis
12 Gew.-% und die Ablaufkonzentration 15 bis 25 Gew.-% beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anolytraum zusätzlich mit Inertgas begast wird, damit kein freies
Chlor im Anolyten auftreten kann.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904014482 DE4014482A1 (de) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Verfahren zur herstellung von chromgelb- und molybdatorange-pigmenten |
EP91106754A EP0456050A1 (de) | 1990-05-07 | 1991-04-26 | Verfahren zur Herstellung von Chromgelb- und Molybdatorange-Pigmenten |
CA 2041864 CA2041864A1 (en) | 1990-05-07 | 1991-05-06 | Preparation of chrome yellow and molybdate orange pigments |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904014482 DE4014482A1 (de) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Verfahren zur herstellung von chromgelb- und molybdatorange-pigmenten |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4014482A1 true DE4014482A1 (de) | 1991-11-14 |
Family
ID=6405788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904014482 Withdrawn DE4014482A1 (de) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Verfahren zur herstellung von chromgelb- und molybdatorange-pigmenten |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0456050A1 (de) |
CA (1) | CA2041864A1 (de) |
DE (1) | DE4014482A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113249582A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-13 | 中南大学 | 一种铝冶金固废的处理方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2288503A (en) * | 1940-11-02 | 1942-06-30 | Int Smelting & Refining Co | Electrolytic basic metal chromate pigment manufacture |
US4707234A (en) * | 1985-10-25 | 1987-11-17 | Toyo Soda Manufacturing Co., Ltd. | Method for separating an acid and an alkali from an aqueous solution of a salt |
DE3806214C1 (de) * | 1988-02-26 | 1989-09-28 | Dr. Hans Heubach Gmbh & Co Kg, 3394 Langelsheim, De |
-
1990
- 1990-05-07 DE DE19904014482 patent/DE4014482A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-04-26 EP EP91106754A patent/EP0456050A1/de not_active Withdrawn
- 1991-05-06 CA CA 2041864 patent/CA2041864A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113249582A (zh) * | 2021-05-06 | 2021-08-13 | 中南大学 | 一种铝冶金固废的处理方法 |
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Publication number | Publication date |
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CA2041864A1 (en) | 1991-11-08 |
EP0456050A1 (de) | 1991-11-13 |
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